基于Skyline的三维地下管线系统的设计
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基于Skyline的城市三维地理信息系统的设计发表时间:2018-06-25T14:58:11.993Z 来源:《基层建设》2018年第12期作者:梁飞龙[导读] 摘要:我国大部分地区的城市化水平越来越高,由此提出了对城市规划与建设的更高的要求,对城市进行科学的规划需要借助先进的信息技术手段。
广州市城市规划勘测设计研究院广东广州 510060摘要:我国大部分地区的城市化水平越来越高,由此提出了对城市规划与建设的更高的要求,对城市进行科学的规划需要借助先进的信息技术手段。
当前在城市规划与建设过程中应用的主要技术为3DGIS(三维地理信息系统)技术,在设计过程中新型的设计软件为Skyline。
本文对3DGIS技术和Skyline软件进行基本介绍,并对基于Skyline的城市三维地理信息系统的开发与应用进行深入的探讨。
关键词:Skyline;城市三维地理信息系统设计引言在信息社会背景下,3DGIS技术作为一种关键的地理信息系统技术逐渐得到广泛的关注与应用,尤其是在城市管网规划和建设过程中,3DGIS及Skyline软件能够发挥强大的作用。
将3DGIS与Skyline应用到城市规划与建设之中,需要城市规划建设人员增强对该技术的认识和掌握程度。
1 3DGIS 与Skyline1.1 3DGIS(地理信息系统)GIS的英文全称是Geographic Information System,在前面加上3D则强调是一种三维化的地理信息系统呈现模式。
3DGIS的运行需要计算机软件和相关技术的支持,以实现3DGIS的数据收集、存储和处理功能,同时能够将工程实际施工情况进行三维空间模拟,提高城市规划建设的可视程度。
1.2 SkylineSkyline本身是美国一个公司的名称,该公司开发出了Skyline Globe软件,使得3DGIS的运行平台得到进一步优化,中国代理Skyline Globe软件产品的公司是北京东方道迩信息技术股份有限公司。
Skyline支撑三维地下管线系统建设地理信息系统部(北京东方道迩信息技术有限责任公司)1引言随着数字城市在管理和应用中的不断发展,城市三维管网地理信息系统也逐渐在国内大中城市中应用起来。
由于管网遍及地下、空中、水下,其用途的特殊性和复杂性,传统的管网资料又以图纸、图表形式保存,采用人工管理,容易造成各种图档资料不全,精度不高,信息滞后,更新不及时,管理时难以获取有效管网信息,从而给管网管理工作造成诸多不便。
城市三维管网地理信息系统采用空间信息技术,有效地解决了上述难题。
它通过三维的方式真实反映管网的空间位置关系,从而构建起来的一个集管网数据采集、管理分析于一体的GIS应用系统,为企业的生产运营、规划、决策、服务等方面工作起到重要的参考作用,被广泛应用在城市规划建设、市政、供排水、燃气、通讯、园林绿化、重点设施建设等,为城市建设的规范化、科学化、数字化、智能化及其信息管理、信息共享建设等提供了有效的科学化管理手段。
2基于Skyline的三维管网系统基于Skyline的城市三维管网地理信息系统具有强大的系统功能,可以直观的展示出各种管线在城市管网系统中空间位置,对突发事件能进行三维可视化展示,并能及时、准确地对进行中的事态发展做出预测演示,为决策者果断地采取有效控制措施提供三维空间展示功能,使损失降到最低,为我国城市管网建设及管理发挥积极作用。
2.1Skyline技术流程Skyline系列软件是一套基于网络的三维地理信息系统平台。
用户可以利用航空和卫星影像、地形高程数据和其他的二、三维地理空间和属性数据,创建自定义的虚拟现实三维可视化场景,进行浏览、查询、分析和网络发布,并开放所有的API,不论是在网络环境还是单机应用,用户能够根据自身的业务需求开发定制功能,建立个性化的三维地理信息系统。
SkylineGlobe系列软件通过TerraBuilder、TerraExplorer和TerraGate三个系列产品各司其职,简便而有序的实现了三维场景创建、展示和网络发布功能。
基于Skyline的城市地面景观与地下管网三维建模邹艳红1,丁明雷2,何建春2(1.中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,长沙410083)2.中南大学地球科学与信息物理学院,长沙410083摘要:针对城市地面景观与地下管网信息三维可视化表达问题,选用Skyline平台,结合3DSMax三维建模技术,实例研究了城市三维景观和地下管网模型的建立与开发实现过程,首先在Skyline平台中,将遥感影像、数字地形图、数字高程模型和其它的二维或三维信息源融合并建立金字塔模型,根据地物的不同特点分别采用不同方法进行建模,对城市居民楼、道路、水池等比较规则的一般建筑物采用Skyline批量建模或单独建模,对复杂建筑物和地下管线节点等采用3DSMAX进行精细建模;然后输出模型,建立虚拟三维景观;最后,通过编程开发,研究了虚拟校园三维场景的生成与信息查询实现过程,以及实例虚拟城市地下三维管网辅助决策分析实现技术。
实例结果表明,在Skyline平台中加载数字化城市地形数据集、遥感数据、地面景观和地下管网三维模型,可快速逼真地实现城市三维景观和地下管网的三维建模与可视化,通过平台的二次开发功能实现虚拟城市地面景观和对应地下管网的浏览漫游、图属信息查询与空间分析等应用功能。
关键词:Skyline;三维建模;地面景观;地下管网1引言随着计算机三维可视化技术的飞速发展,如何构建真实地理世界中的各种地理现象,将第三维信息更好的表现出来,成了众多专家及学者越来越关注的问题[1]。
在构建三维数字城市的过程中,城市三维景观建模是一个重要的组成部分,城市三维景观的建立,将以全新的方式表达和处理地理空间信息,在城市规划、房地产开发、交通管理、旅游等领域起着重要的作用。
城市地下各类管网是一个城市重要的基础设施,担负着信息传输、能源输送及给水排水等任务,是城市生存和发展的基础,因此被称为城市的“生命线”。
随着城市的迅速发展,城市物质流和能量流也逐渐增加,使得城市地下管线空间分布越来越狭窄。
基于Skyline的三维地质灾害信息管理系统的设计与实现赵艳坤;邓丽;宋碧波;李旭;窦小楠;刘杰【期刊名称】《信息与电脑》【年(卷),期】2017(000)011【摘要】随着三维GIS应用的深入以及三维技术在场景展示、数据管理、空间分析等方面的优势展现出来,越来越多的行业和部门开始探索基于三维技术的相关应用.笔者提出了基于Skyline平台开发三维地质灾害信息管理系统的方案,首先简单介绍了Skyline平台的优势,并选定系统开发平台;其次对系统需求进行了调研与分析,包括数据需求和功能需求,为系统设计提供依据;最后依据需求及系统技术路线设计并实现了系统各功能模块,包括三维场景漫游、数据展示、数据查询、数据统计、空间分析等.【总页数】3页(P128-130)【作者】赵艳坤;邓丽;宋碧波;李旭;窦小楠;刘杰【作者单位】河南省科源测绘中心,河南郑州 450000;河南省基础地理信息中心,河南郑州 450000;河南省基础地理信息中心,河南郑州 450000;河南省基础地理信息中心,河南郑州 450000;河南省基础地理信息中心,河南郑州 450000;河南省基础地理信息中心,河南郑州 450000【正文语种】中文【中图分类】TU984【相关文献】1.基于Skyline技术的三维输电线路信息管理系统的构建 [J], 钟世冠;苏超2.基于Skyline的城市三维管线管理系统设计与实现 [J], 魏世磊;徐泮林;董娟3.基于Skyline的三维规划辅助决策系统的设计与实现 [J], 朱骏侠4.基于Skyline的城市地下三维管线系统的设计与实现 [J], Ding Xiang;Lu Yufen;Gao Yang5.基于Skyline的三维GlS系统设计与实现 [J], 杜维; 周海鹏; 刘硕因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
Skyline摘要:地下管网数据的三维建模对于城市基础设施管理和规划至关重要,Skyline 作为一种新兴的三维重建技术,在地下管网三维建模中得到广泛应用。
本文通过分析Skyline 技术在地下管网三维建模中的应用,提出了一种基于Skyline 地下管网三维建模的管点数据制作方法。
该方法主要包括Skyline 数据处理流程、数据采集、管点符号制作、管点拓扑关系处理等几个关键步骤。
通过本文提出的方法,可以高效、精确地实现地下管网的三维建模,为城市基础设施管理和规划提供有力支撑。
关键词:Skyline 技术;地下管网;三维建模;管点数据制作一、引言地下管网是城市基础设施中最为重要的部分之一,包括给水、排水、燃气、电力、通讯等各种管线以及管线的连接点。
传统的地下管网数据采集和管理方式主要采用二维平面图进行管理和维护,然而,这种方式存在信息不全面、无法展示立体空间等问题,限制了城市基础设施管理和规划的进一步发展。
因此,地下管网数据的三维建模成为当前研究的热点问题。
Skyline 技术作为一种新兴的三维重建技术,具有构建高精度三维模型的优点。
针对地下管网的三维建模问题,本文基于Skyline 技术,提出了一种管点数据制作方法。
二、Skyline 地下管网三维建模技术概述Skyline 技术是一种新兴的三维重建技术,可以利用航拍影像、激光雷达等数据,构建高精度的三维模型。
Skyline 技术可以将航拍影像和激光雷达数据进行结合,利用三维重建算法,在一定的误差范围内重建真实的三维模型。
Skyline 技术不仅可以用于建筑物、道路等建筑物的三维重建,还可以应用于地下管网的三维建模。
三、基于Skyline 技术的管点数据制作方法本文提出的基于Skyline 技术的管点数据制作方法包括以下几个步骤:1、Skyline 数据处理流程。
Skyline 技术主要是通过图像匹配和三角剖分等算法重建三维模型,因此,首先需要进行航拍影像和激光雷达数据的处理。
基于Skyline城市三维地下管线管理系统的设计与实现王卫东;赵伟山;李治明【摘要】为解决酒泉市城区地下管线信息管理,文中以Skyline和Arcgis为平台,以管线普查数据为基础,整合DOM、DEM及三维精细模型数据,设计实现了二三维一体化的地下管线管理信息系统,系统具有强大的管网分析功能,为地下管线的管理提供了现代化的手段和决策支持.【期刊名称】《矿山测量》【年(卷),期】2018(046)004【总页数】4页(P120-123)【关键词】三维;Skyline;地下管线;管理信息系统;酒泉【作者】王卫东;赵伟山;李治明【作者单位】甘肃省测绘工程院,甘肃兰州 730000;甘肃省应急测绘工程研究中心,甘肃兰州 730000;甘肃省测绘工程院,甘肃兰州 730000;甘肃省应急测绘工程研究中心,甘肃兰州 730000;甘肃省测绘工程院,甘肃兰州 730000;甘肃省应急测绘工程研究中心,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】TD672;P208城市地下管线被称为城市的“生命线”,是城市基础设施的重要组成部分,担负着输送能量、传输物质和传递信息的重要任务,也是城市规划、建设和管理的重要基础资料,更是确保城市经济、社会健康协调发展的重要物质基础[1-3]。
城市地下管线包含燃气、热力、给水、雨水、污水、光缆、电力、路灯、有线电视、通讯等各类管线,掌握和摸清城市地下管线的现状是城市规划、建设和管理的需要,也是抗震、防灾和防止城市建设发生管线事故的需要。
全国其他城市建立的综合地下管线管理系统数目众多,均实现了对地下各类管线数据有效的存储管理。
然而,其中很多系统主要还是利用二维平面方式表示管线的位置和结构,这种方式无法直观地反映管线之间交错复杂的连接关系,仅能体现管线在图上的位置及周边地物分布,空间表现能力欠缺[4]。
为了更好地展示管线之间的位置关系,采用Skyline作为三维GIS平台开发地下管线管理系统,系统中加载了各类地下管线和建筑物的三维精细模型,其中,建筑物、植被等地物信息的建模采用了倾斜摄影技术,可非常直观地展示城市地下管线及地物信息,实现了地上地下的一体化显示,为城市的规划管理提供数据支持。
Skyline根据适量数据生成三维管线Skyline在三维管线中的应用(北京东方道迩信息技术有限责任公司事业部skyline业务部)摘要:随着数字城市在管理和应用中的不断发展,城市管网系统也在国内部分大中城市中也已经应用起来,广泛应用于城市规划、市政、供排水、燃气、通讯、园林绿化等行业。
城市管网为城市建设的规范化、科学化、数字化、智能化及其信息管理、信息共享建设,提供了有效的进行科学化的管理手段。
基于Skyline的数字地下管线建设,可以更直观的展示各种管线在城市管网系统中位置,如果遇到突发事件,它能对事故做出更加形象的三维可视化展示,并且能及时、准确地对进行中事态发展的做预测演示,能为决策者果断采取有效控制措施提供三维空间展示功能,使损失降到最低。
关键词:skyline三维管线生成;城市管网;管线;地下管线;数字城市1、概述随着城市规模不断的扩大和生活水平的日益提高,城市地下管网系统越来越庞大。
如何应对社会的发展,更好地服务于社会,作为城市的重要组成部分,地下管网将面临管理上的更高要求和严峻考验。
管网系统在国内部分大中城市已经应用起来,中西部地区也在加紧了建设的步伐。
但是,仍然有许多城市应用效果并不良好。
这一方面是由于各单位自身的原因,另一方面是系统本身技术落后,不够灵活,不能适应发展的需求。
以实际项目经验为依据,从地下管线系统的数据结构,结合Skyline的应用,简易介绍Skylie三维GIS技术在地下管网系统中的应用,引导用户建立一个先进、灵活、实用、安全、高效、三维立体的地下管网地理信息系统。
2、地下管网数据结构地下管网数据中包括两部分:一部分是管线矢量数据,另一部分是管点矢量数据。
管线数据管点数据一、管线数据结构中必要的属性字段二、管点数据结构中必要的属性字段3、Skyline在地下管网支持的数据由于管线数据的长短不一的特殊要求和Skyline中对象的支持程度,目前管线数据在三维中显示的对象主要是圆柱体对象,即Cylinder对象(Building对象也可以实现);系统可以根据不同数据种类的管线制作不同颜色的三维管线数据,以便区别管线的种类,如果管线颜色有规定,我们也可以制作一个管线颜色符号库。
基于Skyline地下管线三维快速建模的实现本文以完成某地管线竣工测量数据库为基础数据,借助Google Earth、Google Earth Screen、Skyline、SketchUp、VB、Access软件的基本功能,利用已有管线数据库进行地下管线三维快速建模应用设计。
标签:管线数据库快速三维建模1引言近几年来,数字城市的概念在政府管理中的应用越来越广泛,城市地下管网信息系统在各个大中城市也都开始应用起来。
目前,大部分城市管线信息管理系统多局限于数据库形式或二维表达。
本文基于Skyline提供的API接口访问管线数据库,利用数据库中的关系数据进行地下管线三维建模、最终实现地下管线漫游等。
本文的成果可以有效地提高地下管线三维建模的效率,节约生产成本。
2实现方法2.1引用已有地下管线数据库管线数据库结构设计主要从两方面进行考虑:首先便于数据的组织、管理与应用,既能满足规划管理部门的需求,又要满足专业管线单位管理者的需要;其次便于管线空间分析模型的建立与实现,因为空间分析模型的建立与实现依赖于空间数据结构。
地下管线数据库的组成一般包括专业的管线数据和辅助数据,为方便管理单位和为专业管线单位使用,管线数据一般根据管线数据种类分层进行管理。
2.2使用Skyline与SketchUp结合的建模方法本文中我们提出一种同时使用三维地理信息软件和三维专业建模软件共同实现三维管线建模的方法。
一方面,能保证管线建模的精细程度;另一方面,又不会明显降低系统的效率。
具体来说,先将地下管线的基本组成部分分为管体和管点两大类。
其中,管体包括方形管和圆形管。
管点包括阀门、螺栓、接头等不规则的物体。
对于管体,一般都是形状规则的物体,且地下管网90%都由管体构成,因此为了提高创建和显示效率,采用Skyline软件自身对象—Cylinder和Box对象来创建表现管体,这样可以大大减少软件用于渲染外部模型显示所需的系统资源。
对于管点数据,一般是阀门、螺栓、接头等特殊的、不规则的实体,所以先将各类管点数据进行分类,对于每类对象分别采用专业的建模工具(如SketchUp),按照1:1的比例进行三维模型建模仿真,再赋予根据实际采集的纹理。
基于SkyLine的三维地理信息系统的实现摘要:本文讲述基于B/S架构的WEB 三维地理信息系统的解决方案。
重点讲述了WEB可视化技术,是如何在网络环境下搭建一种三维地理信息系统的,以及讲述了Skyline系列软件中的TerraExplorer Pro的建模过程和TerraGate的发布过程。
关键词:Skyline 三维地理信息 B/S架构0 引言随着计算机技术、计算机图形学、三维数据获取技术、和虚拟现实技术的迅速发展,三维GIS逐步从理论的范畴走向了实际的操作应用。
由于三维GIS具有多维信息展现、处理和分析的特点,致使这种技术广泛应用于国土、水利、环保、海洋、测绘、农林、数字城市、应急、交通、通信、能源、金融等国民经济的各个领域。
这些领域的广泛应用为三维GIS勾勒出美好的前景。
1 Skyline软件概况从20世纪90年代中期开始,Skyline的软件系统一直在基于网络的三维可视化软件中居于领先地位。
应用软件、工具包和服务的集成平台将复杂的地理空间信息以简单的三维图像的形式表现出来,这种技术能广泛应用于各种网络之上,包括局域网和万维网。
为了实现真正的三维可视化,美国Skyline公司与相关的地理信息系统组织视构进行协作,研发了高效专业的Skyline TerraSuite三维地理信息系统软件。
2 建模技术Skyline系列软件中的TerraBuilder可以把影像、高程和矢量数据融合成一个高精度带有地理坐标信息的地形数据文件即 *.MPT文件,关于TerraBuilder的具体操作过程不在此做详细论述。
利用TerraExplorer Pro,通过纹理拍摄、图片处理和贴图建立一些如房屋等简单的模型。
而一些比较复杂的模型,比如城市中的标志性建筑、各个行业中的大型装置设备等,需要在3D MAX等一些三维模型制作软件中创建。
以3D MAX为例,按实物的实际大小创建模型,注意要把实物的某个特殊坐标点定于3D MAX中的原点上。
三维地下管网方案设计书1、系统总体规划1.1三维平台选择目前国内外流行的三维平台主要有GoogleEarth、Worldwind、Skyline、EV-Globe等。
鉴于GoogleEarth在空间分析、大型数据库管理等方面的欠缺, Worldwind提供的GIS数据加载功能和分析功能有限,EV-Globe与国外同类产品相比在海量数据处理能力、三维建模、三维分析、跨平台通信、二次开发支持等方面还有一定差距,最终在选择了Skyline三维平台。
Skyline三维平台的优势在于:1)Skyline具有较强的矢量数据和模型数据承载能力,采用了先进的流模式加载技术,对大场景的支持较好。
2)Skyline提供很好的可视化效果,能正确反映三维地下管网的纵横交错的空间关系,平台与用户交互的能力较强,具有较好的用户体验。
3)平台具有强大的用户定制和二次开发功能,能根据不同的用户需求定制不同的功能模块。
1.2Skyline平台体系结构Skyline平台为用户提供了企业级的解决方案,从数据的组织、系统功能的定制到数据的发布,根据用户需求的不同,Skyline提供了不同的软件产品来满足用户的需求。
Skyline平台通过TerraBuilder整合任意数量及任意分辨率的航片、卫星影像、地理地表信息、数字高程模型以及矢量数据,重新投影生成同一坐标系参考的地形数据库来创建一个形象逼真、地理精确的三维地球模型;Skyline平台通过TerraExplorer Pro软件可以把大量的三维模型按照位置以流的方式加载到由TerraBuilder创建的地形数据上,构成虚拟的三维场景;Skyline平台提供两种系统架构模式:C/S模式:通过客户端安装的TerraExplorer Pro或TerraExplorer与服务器端的数据连接,实现客户端三维场景的浏览;B/S模式:在服务器端通过TerraGate发布地形数据,在浏览器端安装TerraExplorer软件与服务器端的数据建立连接,实现三维场景在浏览器端的浏览。
基于Skyline的三维城市规划信息系统的设计与实现三维城市规划信息系统可提供城市立体直观的表现形式,可为规划相关人员进行规划决策提供技术支持,提高规划管理水平和工作效率。
Skyline 软件体系下的TerraExplorer Pro在三维显示、浏览及开发等方面具有明显优势。
文章以该软件为平台,以本校区为例,设计和开发了基本满足辅助城市规划需求的三维城市规划信息系统,能够为城市规划决策者进行决策提供一定的技术支持。
标签:城市规划;Skyline;三维地理信息系统;TerraExplorer Pro1 概述随着3DGIS技术的不断进步,以及城市规划要求的不断提高,二维GIS技术支撑下所建立的城市空间信息管理体系向三维的转变成为必然趋势。
目前城市规划3DGIS的研究取得了一定的研究成果。
尹长林,许文强提出了针对地形和建筑物可视性分析的数学几何模型[1]。
祁信舒,赵祺提出三维城市规划管理系统的功能设计及实现方案,为城市规划设计向信息化方向推进提供技术支撑[2]。
李扬等从数据建设和系统建设两个层面,探讨了建设面向城市规划的GIS[3]。
曾忠平总结了三维GIS城市规划信息系统的应用层次和特征[4]。
冯琰从模型数据、要素类别和精细程度三个方面分析了三维城市模型(3DCM)的数据内容[5]。
Skyline软件自2004年进入我国市场,以其在三维GIS领域的出色表现迅速得到国内大范围的研究和应用。
Skyline的研究主要包括三维建模、三维数据建库、三维数据发布、行业3DGIS构建和应用等方面。
李志伟基于Skyline与ArcGIS Server开发了上海市土地资源可视化系统,该系统弥补了二维GIS抽象性的同时兼具二维GIS的空间分析功能[6]。
李佼研究构建了崇明岛生态建设三维GIS平台,为管理人员提供基于三维场景共享的异地协同决策支持[7]。
卢闯、常德海、王钰分别就Skyline在农业资源[8]、虚拟校园[9]、油田地面[10]三维可视化等方面的应用及其中进行了研究。
基于Skyline的地下三维管线系统研究与实现摘要:目前三维GIS技术已成为地下管线进行科学管理的技术方向,本文基于对三维GIS的深入研究,以skyline为基础平台,采用三层架构体系架构及功能模块化设计,开发出一套功能丰富实用的三维地下管线系统,并对该系统的设计及实现进行了介绍,可为类似管线或其他三维GIS系统设计与开发提供参考。
关键词:三维GIS Skyline 三维管线一、引言地下管网是城市的基础,与人们的生活息息相关,有着传输信息、输送能量、用户出行等重要的功能,是城市维持正常运行的基本保障[1]。
近年来,随着我国城市化水平不断提高,城市基础设施不断完善,规划和管理逐步规范,土地集约利用也更加得到重视,各种电力、通信电缆等地上架设管线由地上转入地下,地下管线规模日益扩大。
由于管线的建设规模不断扩大,使用功能日益复杂,地下空间的开发利用也越发重要,因此,地下管网的规划已成为城市规划管理的重中之重。
如今三维GIS发展迅猛,已成为当前研究的热点,三维GIS是基于三维空间坐标的研究,需要对三维对象及其相关信息进行建模、表示、管理、操作、分析和决策进行研究。
由于传统二维管线系统无法直观形象的反映各管线之间的立体空间位置,各大城市开始了对三维管线系统的探索,三维地下管线能够更加直观地反映在交错复杂的条件下各管线之间以及管线与周边地物间的空间位置管线[2],这是目前管线管理的发展方向。
本文采用Skyline作为基础研发平台,开发了一套地下三维管线系统。
二、Skyline平台介绍目前,三维GIS平台软件有多种类型:国外主流平台有Skyline、Google Earth、World Wind等;国内有SuperMap、EV Globle、CityMaker等。
与上述其他平台相比,SkyLine产品系列是一套更加优秀的三维数字地球平台软件。
凭借其国际领先的三维数字化显示技术,它可利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据以及其他二三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。
Skyline支撑三维地下管线系统建设地理信息系统部(北京东方道迩信息技术有限责任公司)1引言随着数字城市在管理和应用中的不断发展.城市三维管网地理信息系统也逐渐在国内大中城市中应用起来。
由于管网遍及地下、空中、水下.其用途的特殊性和复杂性.传统的管网资料又以图纸、图表形式保存.采用人工管理.容易造成各种图档资料不全.精度不高.信息滞后.更新不及时.管理时难以获取有效管网信息.从而给管网管理工作造成诸多不便。
城市三维管网地理信息系统采用空间信息技术.有效地解决了上述难题。
它通过三维的方式真实反映管网的空间位置关系.从而构建起来的一个集管网数据采集、管理分析于一体的GIS应用系统.为企业的生产运营、规划、决策、服务等方面工作起到重要的参考作用.被广泛应用在城市规划建设、市政、供排水、燃气、通讯、园林绿化、重点设施建设等.为城市建设的规范化、科学化、数字化、智能化及其信息管理、信息共享建设等提供了有效的科学化管理手段。
2基于Skyline的三维管网系统基于Skyline的城市三维管网地理信息系统具有强大的系统功能.可以直观的展示出各种管线在城市管网系统中空间位置.对突发事件能进行三维可视化展示.并能及时、准确地对进行中的事态发展做出预测演示.为决策者果断地采取有效控制措施提供三维空间展示功能.使损失降到最低.为我国城市管网建设与管理发挥积极作用。
2.1Skyline技术流程Skyline系列软件是一套基于网络的三维地理信息系统平台。
用户可以利用航空和卫星影像、地形高程数据和其他的二、三维地理空间和属性数据.创建自定义的虚拟现实三维可视化场景.进行浏览、查询、分析和网络发布.并开放所有的API.不论是在网络环境还是单机应用.用户能够根据自身的业务需求开发定制功能.建立个性化的三维地理信息系统。
SkylineGlobe系列软件通过TerraBuilder、TerraExplorer和TerraGate三个系列产品各司其职.简便而有序的实现了三维场景创建、展示和网络发布功能。
基于skyline的城市地下管网数据模型制作技术浅析摘要:本文以城市地下管网信息系统研究现状为切入点,提出了实现管网数据的三维可视化的迫切需要。
重点对管线数据模型的多种制作技术进行了分析研究和评价,然后对这几种制方式进行了整合,最后提出了最佳的制作流程。
关键词:城市地下管线Skyline Terrasuite 管线数据模型整合了城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分,触及城市的各个角落,与人民生活息息相关,是城市赖以生存和发展的物质基础,被称作城市的生命线。
城市地下管线具有规模大、范围广、管线种类繁多、空间分布复杂、变化大、增长速度快和形成时间长等特点。
目前对地下管线的管理仍然停留在图纸及文字手工管理或计算机二维图形管理模式。
作为城市建设的一个重要组成部分,地下工程的规划、设计、施工及运行管理需要完整、精确、直观的地下管线信息。
因此,建立城市地下三维管线信息系统,实现管线数据的三维可视化就成为一个迫切的需要。
在建立城市地下三维管线信息系统的过程中,城市地下管线数据模型的制作就成为极其关键的一个环节,因为管线数据模型的的设计是三维显示和操作的基础,直接决定了整个系统的完整性、准确性和直观性。
1 地下管线概况建立城市地下管线的空间模型,首先要了解地下管线的分布特征和空间结构。
种类繁多,主要分布在城市道路地下,呈立体空间交叉网状分布,具有分布集中性和不可见性等特点。
城市地下管线可以分为给水、排水、煤气、电力、电信、有线电视、热力和工业8大类,并且每种管线还可以按照其传输的物质和用途的不同进行细分,例如,排水系统可以分为污水、雨水和雨污合流等。
各种管线分层而立,不同的管线不存在直接的关系。
虽然城市管线种类繁多,但是其基本的结构是一致的,一般都由管点、管线段及附属设施组成。
管线层由若干条管线、管点和附属设施组成,一条管线可以分为若干条管线段,而管线段是两个管点之间的连接管的通称。
管点的基本几何结构可以分为以下几类:管线交叉点、管线分支点、管径变化点、管线埋深变化点、管线转折点、附属设施中心点。
基于 Skyline 的机场三维地下管线信息系统开发裴旭;施昆【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】To meet the scientific management of the airport underground pipelines , three‐dimensional underground pipeline information system is proposed to achieve the functions such as three‐dimensional measurement pipelines ,positioning pipelines and analysis pipelines soon .For the system development , Skyline software ,databases of PostgreSQL and development tool of Visual Studio 2010 and interfaces of CreatCylinder and CreateModel are used to design the technical framework of underground pipeline GIS system ,achieve the design features ,establish the database and address the key technologies w hich include the efficient 3D data acquisition ,multi‐time scales management of spatial dat a ,management and call of massive three‐dimensional data , automatic generation technology of three‐dimensional underground pipelines .The results show that the system can be used easily and satisfy the actual demand with good feasibility and practicability ,so it has the reference value for the construction of related GIS systems .%为满足机场地下管线的科学化管理,开发三维地下管线信息系统,实现管线三维量测、定位、分析等功能。
基于Skyline的三维地下管线系统的设计以石家庄市为例,采用B/S架构,以Skyline为开发平台,c# 为开发语言,构建了三维数字城市的地下管道系统,通过3DMAX三维仿真技术、GIS技术以的有效集成,实现了数字城市里地下三维管线生成的新模式。
结果表明:系统具备数据管理查询、管线自动生成、下水管口定位等多种空间辅助决策功能,具有较好的可行性和实用性,但由于系统较复杂,需要在实际应用中不断地改进和完善.标签:3DGIS;Skyline;3DMAX引言城市化的快速发展,给城市管理者带来了前所未有的挑战。
当前,中国的城市化发展是社会发展的必然结果,具有不可扭转的发展趋势。
但是城市化导致环境空间和资源分配的矛盾也越来越尖锐,一些城市管理本身的问题也随之凸显。
本文采取由三维城市化理论到实践的研究思路,首先对3DGIS理论、三维建模技术进行了研究探讨,提出城市三维地理信息系统的技术路线,并开发一套基于Skyline的城市三维地理信息系统。
1 3DGIS理论、三维建模技术探讨1.1 3DGIS理论二维GIS一般情况是将实际的三维事物以二维平面图的方式表示,在表达空间信息上具有一定的局限性,这导致它在处理空间数据尤其是多维空间数据时存在缺陷。
[1]因此,用三维GIS的表达方法去表示和处理现实世界中三维对象和空间数据,既可以突破常规二维表示形式的不足,也可以包容几乎所有丰富的空间信息。
[2]近期,三维GIS有很快的发展动力,其中新兴技术的快速发展和三维空间信息需求是其发展的两个驱动因素。
[3]1.2 三维建模技术本文采用CAD、3DMAX和Photoshop等软件协作进行三维建模软件景观构建。
制作流程为:CAD中进行对地物进行简化、删减,建立二维模型——3DMAX 中制作模型主体——3DMAX中进行模型纹理贴图——模型以.X格式导出——模型导入到TerraExplorer Pro中,其中模型纹理的贴图是通过Photoshop对户外照片进行处理所得。
2 系统的主要功能本系统采用Windows XP SP3,运用C#语言在Visual Studio 2005平台上对ArcGIS Engine9.3及Skyline Globe 6进行二次开发。
系统集成了二三维浏览、创建、分析和查询四大功能,有利于对城市信息进行多层次、多视角的三维显示,为城市管理者提供了适合管理者管理的城市三维地理信息。
系统的主要功能如下:2.1 文件的管理①文件:对于fly三维场景文件的打开、保存和另存为。
②选择:支持单选和框选,包括选择空间信息、选择属性和选择区域;③编辑:对于地物的编辑,包括粘贴、复制、剪切和删除;通过对地物信息框内各属性的设置,可改变地物的名称、位置、高度、角度、透明度、线条及填充颜色、缩放比例等。
2.2 工程信息①工程设置:对于工程的设置,包括三维场景、光照的显示、时间的显示。
②地形设置:包括隐藏地形、地下模式、地形修改、地形透视和地形透明度设置。
地形是指TerraBuilder生成的mpt文件,就是地表的三维模拟。
③显示模式:对于二三维地图窗口的管理,可设置二维窗口单独显示或者三维窗口独立显示,或者二三维窗口同时显示,并可控制是否处于联动状态。
2.3 视图①窗口布局:对于三维地图窗口的设置,包括常规、最大化和全屏设置,以及对信息树窗口和导航地图窗口的勾选设置。
②窗口部件:包括导航控制、中心点、状态栏、时间控制、范围控制和地理控制的勾选设置。
窗口部件显示三维窗口内的比例尺、中心点的信息、有助于窗口内的漫游和对场景从整体上的把握。
③环境效果:水流和空中的云显示设置有助于场景的逼真显示。
2.4 创建①二维图形的创建:包括标签、图片、线、面、几各种二维图形。
②三维地物的创建:包括三维模型、建筑物和三维图形。
③管线的生成:可手动输入各项参数生成一段管段,也可从Excel表中或者数据库中读取管线属性表自动生成管线。
2.5 分析①测量:包括垂直距离、水平距离、空间距离和面积的量算。
②地形分析:最佳路径分析、地形剖面、淹没分析、等高线生成和坡率生成。
③视线分析:包括通视分析、视域分析和威胁半球分析。
④阴影分析:在显示光照的前提下进行阴影分析。
2.6 导入及工具①三维模型的导入:对Skyline支持的三维模型的导入。
②二维文件:包括标准的GIS文件,比如shp文件、影像、DEM以及图片。
③工具:包括抓屏、地形提取、XPC、XPL文件制作等功能。
3 成果展示这一部分是整个系统的具体体现,详细介绍了实现的功能与效果。
利用c# 作为开发的基础语言,Skyline作为系统二次开发的平台,初步实现了三维基本操作、信息查询、三维漫游、专题信息的三维可视化管理等功能。
3.1 创建地下管线创建三维地下管线的传统方法是在模型制作软件例如3dmax中根据管线的属性信息制作成三维管线模型,再导入到三维城市场景中,该方式过程繁琐,效率地下,更重要的是需要将三维模型手动导入到场景中,因此管线的位置会出现偏差,精度得不到保证。
而该功能模块解决了这一问题,通过管线的坐标值等属性信息在三维场景中生成管线数据模型,能够快速、准确的创建地下管线。
该功能的设计是本论文重点和难点也是创新点。
该功能模块主要有以下几个特点:(1)内部生成:是在三维场景内部生成地下管线,避免了外部导入模型放置时出现的位置偏差等问题。
(2)精度高:是以管线的起止点坐标值等属性信息为基础生成管线模型,所以管线模型的位置极为精准。
(3)效率高:避免了传统方式中的多软件协作的制作模式,只需设置管线的常规属性即可批量生成。
3.1.1 地下管线概况城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分,触及城市的各个角落,与人民生活息息相关,是城市赖以生存和发展生命线[4]。
城市地下管线具有规模大、范围广、管线种类繁多、空间分布复杂、变化大、增长速度快和形成时间长等特点,如图1所示。
城市地下管线可以分为排水、给水、工业、电力、煤气、热力、电信和有线电视8大类。
每种管线还可以按照其用途的不同或者传输的物质的不同再次分类,例如,排水系统可以分为雨水、污水和雨污合流等。
城市管线的结构基本是一致的,都由管点、管线及附属设施三部分组成。
每条管线又可以分为若干条管线段,而管线段是两个管点之间的连接管的通称。
管点的基本几何结构可以分为以下几类:管线分支点、管线交叉点、管线转折点、管径变化点、管线埋深变化点、附属设施中心点等。
[5]3.1.2 功能设计思路地下三维管网可以简化为按照一定规则排列的三维管段的集合,其基本组成单元是三维管段即圆柱体。
而TerraExplorer pro中object菜单下的create pipe 功能可以创建圆柱体,并可以编辑圆柱体的常规属性,因此可调用TerraExplorer API 中能够实现该功能的接口,通过程序来自动创建圆柱体。
在用程序生成圆柱体的过程中,设定圆柱体的属性就成为该模块设计的主要内容,而其中的关键就是精确的定位圆柱体的空间位置。
可以先根据管段的起点或者止点空间坐标,包括x、y、z方向上的坐标,确定圆柱体一端的空间位置,再根据起止点的空间坐标计算出圆柱体偏航Yaw、斜度Pitch和旋转Roll的角度即可。
三维管线的基本属性包括起止点的x、y、z方向上的坐标、管径、透明度、截面多边形面数、线条颜色、填充颜色、管线名称等。
3.1.3 功能实现将三维管段的空间坐标信息以记录的形式储存于数据库表中,每条记录都与管段一一对应。
使该功能模块能够逐记录进行读取,每读取一条记录就生成一段圆柱体。
主要过程如下:(1)连接数据库,确定所要生成的管线属性所在的表;(2)读取相应记录的起止点的x、y、z方向上的坐标、管径、透明度、截面多边形面数、线条颜色、填充颜色、管线名称等字段值;(3)根据属性信息,利用object菜单下的create pipe方法逐个生成管段:3.2 二三维联动三维GIS是从二维GIS发展而来的,侧重于三维可视化和虚拟漫游,也具有对三维模型进行创建、管理的能力,但分析功能还比较弱,局限于体积测量、三维建模、纹理贴图、模拟飞行、视角判断等简单的分析功能。
二维GIS具有很强的分析能力,例如路径分析、缓冲分析、空间索查询、平面测量、渲染分析等,但是它缺乏有效的三维空间表达能力。
所以如何在同一框架体系下将二维GIS与三维GIS进行集成并实现联动,使两者优势互补,最大程度地发挥系统功能成为一个急需解决的问题,[6]如图2所示。
3.2.1 ArcGIS Engine介绍ArcGIS Engine是ESRI在推出ArcGIS9.0时推出的基于COM(组建对象模型)技术的GIS控件,现在已经发展到ArcGIS Engine10。
ArcGIS Engine是一组完备的并将ArcObjects打包嵌入式的GIS组件库和工具库,是开发人员用于建立自定义应用程序。
ArcGIS Engine Developer Components包含了进行快速开发所需的全部可视化控件,如MapControl、PageLayoutControl、ToolbarControl等控件,从而提高开发效率。
[7]3.2.2 功能设计思路本功能模块采用“一联两线”的设计思路,其中“一联”是指一个主要关联,通过地理坐标的关联作用来实现二三维GIS的通信,“两线”即两条(二维GIS、三维GIS)独立的技术开发路线。
[8]当三维窗口经过平移、缩放、旋转和滑动后,二维窗口将展现同一范围内的的二维图层。
同样的,当二维窗口的场景经过放大、缩小和平移后,三维窗口将展现同一区域内的的三维景观,这样,用户在使用系统时可从同时从二维和三维两个不同的角度进行观察和分析。
3.2.3 功能实现由二维联动三维的实现过程为:通过ArcGIS Engine的axMapControl中属性Extent可以得到当前二维窗口四个角的地理坐标,进而可求出窗口的中心点,例如点A(X,Y)。
通过TerraExplorer Pro的TerraExplorerX.Navigate接口的JumpTo 方法可以将三维窗口的中心点移到A点,即可实现二维联动三维。
主要代码如下:4 结束语GIS是一门交叉性学科,本研究开发一套基于Skyline软件的城市三维地理信息系统,涉及到众多相关的研究领域和很多相关技术,本文阐述了城市三维地理信息系统的研究现状,有利于帮助城市管理者处理城市环境空间和资源分配矛盾的问题。
并对3DGIS技术从理论到三维建模的应用进行了介绍。
重点介绍了系统的主要功能,包括地下管线创建和二三维联动功能模块的设计思路及开发实现。
城市三维地理信息系统的开发和实现是一个艰难和长期的过程,系统的功能还不够完善,几项重要的功能也不甚成熟,还要在多方面进行完善、研究。